资料简介
3.2 探究加速度与外力、质量的关系
【教材与学情分析】
本节是高中物理教科版必修 1 第三章第二节的教学内容，重点利用控制变量
法探究物体的加速度与外力和质量的关系，这种研究方法学生在初中阶段已经有
过接触。同时，通过第一章《匀变速直线运动》的学习，学生也已熟练掌握了打
点计时器的使用方法，以及利用纸带求解物体的加速度的方法。
本节课主要分三个环节展开教学，即原理分析、实验探究、误差分析。
原理分析环节，重点有两个方面，即：（1）如何消除摩擦力的影响；（2）将
钩码重力作为物体所受合外力的条件。这两点也是本实验的难点。
实验探究环节，设计了两个方案。第一种方案就是利用打点计时器进行探究，
这种传统的方案是高考的重要考点，虽然耗时较长，实验误差也很大，但仍然要
重点对待。另一种方案是利用传感器、数据采集器等设备，可以大大缩短探究时
间，而且实验数据较为准确，效果也更为理想。由于一节课的时间限制，本节课
作为第一课时，事先安排动手能力较强的几位同学提前进行，教师拍摄并进行剪
辑，在课堂真实展现实验探究过程的精华部分，以及如实出示实验数据，为后续
环节的误差分析提供真实的素材。全体学生的分组实验则安排在第二课时进行。
误差分析环节也是本节课的重点与难点，教师将引导学生一一分析本实验误
差的主要来源。
【物理素养培养目标】
1．物理观念：（1）“控制变量法”是研究物理量关系的重要方法；
（2）“图像法”是定量找出两物理量关系的重要手段。
2．科学思维：（1）会根据生活经验猜想决定物体加速度的因素；
（2）会根据纸带用逐差法求解物体的加速度；
（3）能分析本实验的几个关键点。
3．实验探究：（1）明确本实验所要解决的问题，会制定实验方案；
（2）会使用基本的力学实验器材获取数据；
（3）能用物理图像处理实验数据，了解减小误差的方法；
（4）能根据数据得出实验结论；
（5）能表达科学探究的过程和结果。
4．科学态度与责任：（1）实事求是对待实验数据，学会剔除不合理的数据；
（2）若实验结果超过预设，能准确地进行归因分析。
【课堂教学设计】
一．实验目的（物理观念·水平 1）
探究加速度与物体所受外力、物体质量间的定量关系
二．实验方法：控制变量法（科学思维·水平 1）
1．保持物体质量不变，研究加速度与外力的关系；
2．保持外力不变，研究加速度与物体质量的关系。
学生活动：猜想 a 与 F 的关系，a 与 M 的关系。（基于简单的原则）
三．实验器材（实验探究·水平 1）
学生活动：本实验需要测定哪些物理量？分别用到什么器材？
四．方案设计（实验探究·水平 2）
（一）利用打点计时器
1．实验装置与器材
小车
2．问题探讨
（1）小车在运动过程中受到哪些力的作用？哪些力会影响加速度大小？这些力怎么测量？
学生活动：摩擦力没法测量，怎么办？
（2）如何测量绳中的拉力？
学生活动：弹簧测力计没法使用，怎么办？
3．学生实验
（1）小组 1：M 一定时，a 与外力 F 的关系
学生活动：设计数据记录表格，探讨得出 a 与 F 定量关系的方法
（2）小组 2：F 一定时，a 与质量 M 的关系
学生活动：设计数据记录表格，探讨得出 a 与 M 定量关系的方法
（二）利用传感器
（1）小组 1：M 一定时，a 与外力 F 的关系
（2）小组 2：F 一定时，a 与质量 M 的关系
五．实验结论 （科学思维·水平 2）
1．若物体的质量不变，则加速度与外力成正比；
2．若物体所受合外力不变，则加速度与物体质量的成反比。
六．误差分析（科学态度与责任·水平 2）
1．平衡摩擦不够准确
2．个别数据有错误：中途更换小车后，未重新平衡摩擦
3．天平的读数误差较大，每个钩码或金属片质量与标称值有误差
4．本实验，m
≪
M 的条件并不很好地满足
【板书设计】
1．实验目的；探究加速度与物体所受外力、物体质量间的定量关系
2．实验方法：控制变量法
（1）保持物体质量不变，研究加速度与外力的关系；
（2）保持外力不变，研究加速度与物体质量的关系。
3．实验重点
（1）平衡摩擦力
① 为什么？（使 F 合 = F 绳）
② 怎么做？（长木板一端垫高，利用 mgsinθ=f）
③ 怎样判断？（轻推小车，匀速下滑）
④ 注意点：
ⅰ) 小车前端绳子不挂重物
ⅱ）小车后端连接纸带并穿过打点计时器
ⅲ）改变 F、M 时，无需重新平衡
（2）测定绳中拉力
① 如何测？（F≈ mg）
② 什么条件？（钩码质量 m 远小于小车质量 M）
4．数据处理：图像法
（1）a-F 图像
（2）a-M 图像，a-1/M 图像
5．实验结论
（1）M 一定时，a 与 F 成正比
（2）F 一定时，a 与 M 成反比
6．误差分析
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